第三轨受流

三种受流方式第三轨是供电轨，电力机车（包括干线机，地铁、城市轻轨，厂矿用的调车机）的受流方式有三种：一，上部受流，就是线路上架个接触网，点动力车背上背个受电弓，通过弓头滑板和上方接触网接触来获得电能。这种受流方式比较普遍，干线电力机车，地铁、轻轨车辆，厂矿用的电力机车都可以用这种受流方式。二，下部受流就是在线路上铺一条第三轨作为供电轨，由机车下部安装的受流装置与第三轨接触获得电能，这种受流方式主要用于地铁，城市轻轨等。三，侧面受流就是接触网安装在一侧，机车的受电装置装在侧面。这种受流方式似乎主要用于国外某些城市的地铁以及厂矿用的电力机车。第三轨的来源及发展1879年由德国的西门子在柏林展览会上展示了一列从第三轨取电的样板列车。不久，很多铁路和电车系统均应用第三轨牵引供电技术。位于伦敦的第一条电气化地铁在1890年开通时亦是使用第三轨作为供电系统。顾名思义，第三轨供电的概念就是在列车行走的两条路轨以外，再加上带电的钢轨。这条带电钢轨通常设于两轨之间或其中一轨的外侧。电动列车的集电装置在带电路轨上接触并滑行，把电力传到列车上。这种集电装置在英语称为shoe，中译为集电靴（取流靴）又叫受流器。第三轨早期使用的为低碳钢轨，如北京、天津早期的地铁，近些年逐步使用钢铝复合轨，国内武汉轻轨首次采用，目前在北京、天津、广州等地铁已经全面应用。目前除广州地铁已经使用国产化成功的钢铝复合轨.钢铝复合轨用做第三轨，改善了第三轨受流的技术性能，新建设的城市轨道交通项目采用钢铝复合轨已成为趋势。第三轨式接触网的电压多采用IEC标准，为直流600V或750V，我国1969年开通的北京地铁采用的第三轨受电电压为直流750V,但也有的国家采用较高的电压，如西班牙巴塞罗那地铁就采用了直流1500V和1200V。广州地铁是国内首先采用DC1500V第三轨供电系统的城市轨道交通单位。第三轨可以有三种布置方式（1）上磨式接触轨装在专用绝缘子上，低朝下。取流时，接触靴自上压向接触轨。上磨式的接触力不由受流器（集电靴）的重量和磨耗情况决定，而只受弹簧支座特性的控制，并能减少在间隙和道岔等处的电流冲击。上磨式接触轨固定方便，但不易加防护罩。（2）下磨式下磨式的接触轨底朝上，紧固在绝缘子上，并且由固定在枕木上的弓形肩架予以支持。下磨式的优点是可以加防护罩，对工作人员较为安全。这种方式安装较为复杂，费用较高，在经常冰冻和下雪而造成集电困难的地区使用较为普遍。（3）侧面接触式第三轨轨头端面朝向走行轨，取流靴从侧面受流，跨座式独轨车辆就采用侧面接触式取流，其取流靴装在转向架下部，国内的重庆轻轨采用此受流方式。第三轨安装要点如下：（1）第三轨托架和绝缘支座通过各自接触面的齿槽咬合，经螺栓连接成为一体，齿槽咬合起到了垂直限位的作用，同时第三轨安装时可进行上下微调；（2）第三轨托架与第三轨扣件经螺栓连接成为一个整体（3）第三轨扣件具有一定特殊结构防止第三轨扣件沿第三轨敷设方向左右摆动；（4）绝缘支座的结构应具备使整体绝缘支架具有良好的受力性能，满足各种可能负荷出现的受力要求。绝缘支座的长孔，可使整体绝缘支架在水平方向30mm的调整余量，在垂直方向有40mm的调整余量，从而保证第三轨的相关安装距离整体绝缘支架高度分为458mm、528mm两种规格，应能承受气温变化及空气污染，室外能够承受紫外线，并且应能承受由开关操作或短路引起的过电压。同时整体绝缘支架表面自洁性好，并可用一般的清洁剂清洗，并对盐溶液有抗腐蚀能力，不易溶入酒精、苯、碳氢化合物等有机溶剂第三轨防护罩。在地面段以及高架区段，因为广州地区常年多雨，环境污染比较严重，第三轨直接暴露在外长久会对接触轨造成腐蚀和损伤，降低接触轨的使用寿命，所以在这些区段采用防护罩作为保护。防护罩分为普通防护罩、支架防护罩、电缆接线板防护罩、特殊中心锚结防护罩等几类。防护罩厚度为2.8±0.2mm，普通防护罩单位制造长度4600±5mm。防护罩的性能要求与绝缘支架的大致相同，具体要求如下：防护罩表面自洁性好，并可用一般的清洁剂清洗，并对盐溶液有抗腐蚀能力，不易溶入酒精、苯、碳氢化合物等有机溶剂，可以应能承受气温变化及空气污染，室外能够承受紫外线。同时能够承受由开关操作或短路引起的过电压。第三轨优势以及存在缺点缺点：从技术角度来讲,由于集电靴在高速之下难以准确地抓紧带电轨，故采用第三轨供电的线路速度不能太高。理论上来讲，采用轨道供电系统的列车的时速上限是160公里。广州地铁四号线采用直线电机车辆，最高运行速度为90km/h，旅行速度不小于53km/h。最高速度达128km/h的第三轨牵引供电系统为美国旧金山的BART（湾区快轨），其供电电压为直流1000V。此外还存在第三轨的电流流失情况，由于带电轨道接近地面，虽然安装了整体绝缘支架，但是和架空接触网供电相比较仍会有较多的电流流失到地面，造成杂散电流的增多。还有第三轨的缝隙问题，在道岔处，第三轨必须留下空隙以容许其他路轨穿越其间。一般来说，列车拥有多于一个取流靴，所以空隙不会构成什么问题。但在某些情况下，列车仍有可能因为全部的取流靴都在空隙之中，无法取得电力而不能行动。当然这是在设计阶段各专业需要沟通解决的(1)在设备抢修时，因为第三轨靠近抢修现场，而停电进行作业不太现实，若在施工过程中，工具如果误碰第三轨，就可能造成人员伤亡、财产损失的恶性事件。总之采用第三轨供电后，在线路上进行的设备维护、施工、保养等作业，必须在第三轨停电的情况下方可进行。特别是运营时间内的设备抢修，对于行车组织非常麻烦，停电不合实际，不停电又存在一定的安全隐患(2)对于运营其他部门来讲，备用车司机、车辆检修人员进出折返线，因接触轨就在旁边，存在触电的可能性；当远动遥控线岔无法实现，需要站务人员手摇道岔接发列车时，因不可能停电，所以也存在触电可能性；(3)大风、雨雪天气，乘客的雨伞等金属物品吹落轨道，因为金属短路，造成跳闸（武汉发生过一次乘客雨伞触碰第三轨）等事件；而且对于乘客跳轨、物品落入轨道等事件，处理起来也相对较麻烦，当然安装屏蔽门的线路就不会不存在此现象。优点:(1)第三轨安装在轨道梁上，电动车辆取流靴与第三轨接触面大且对其磨损极小。采用第三轨式接触网的优点是工程易于安装，检修方便、维护简单，寿命长。由于其单位电阻值低，因此可减少牵引变电所的数量和投资，降低能耗。据粗略调查，北京地铁运营30年，第三轨端面磨耗仅4～5mm，基本上可以做到无维修或少维修，因而也就相应减少了维修费用。对城市轨道交通而言，运输密度大，间隔小，在夜间停运很短的时间内进行定期检修比较困难。维修工作不均衡会造成劳动力组织的困难与浪费，因此基础设施的少维修化具有非常重要的意义。显然第三轨受流在这方面具有优势。另外对于运营维护来说，第三轨作业不需要专门的触网作业车，这项也能够节约很大的成本投入。(2)采用第三轨方式供电，即通过集电靴（钢铝复合材料）供电，用电时放下集电靴，不用时收起集电靴（犹如飞机的起落架）。（3）采用第三轨供电，尽管建设阶段造价较高，但节省了架电杆、土方、用材、施工、维修等大量工程和费用，而今后的可靠性高，维修费用低，设计使用期长达30年，其经济效益不可估量。而且，第三轨供电具有免于维修、景观美丽、节能环保等优点。（4）接触轨安装直接在地面进行，安装简便易行，相比接处网、刚性悬挂等地铁受流方式均更便于安装及维护。初期投资相对接触网、刚性悬挂略高，但就长期价值进行比对，具有后续维护量小、维护简便的优点。（5）第三轨供电与公路交通相比，具有没有尾气，噪音小，拥有独立的通道和路线，便于集中管理，占地面积小，节能减排等优势，提高了土地使用率，大大节约了土地使用面积。